一種基于FPGA的正弦波信號發(fā)生器的設計

摘要：現代測試領(lǐng)城中，經(jīng)常需要信號發(fā)生器提供多種多樣的的測試信號去檢驗實(shí)際電路中存在的設計問(wèn)題。傳統的信號發(fā)生器多采用模擬電路搭建。以正弦波信號發(fā)生器為例，結合DDS直接數字合成技術(shù)，基于FPGA設計其他外圍電路構成正弦波信號發(fā)生器。相比傳統的模擬信號發(fā)生器，該電路具有設計簡(jiǎn)單，升級容易，波形穩定等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：FPGA；DDS；正弦波信號發(fā)生器

O 引言
信號發(fā)生器是用來(lái)為各種電路提供測試信號的儀器，在工程應用和測試領(lǐng)域有著(zhù)非常廣泛的應用。目前傳統的信號發(fā)生器是使用模擬電路或者專(zhuān)用芯片搭建而成，但是存在頻率不商，穩定性較差，且不易擴展和調試的缺陷；而采用DDS直接數字頻率合成技術(shù)設計的信號發(fā)生器，改變了以往的設計思路，在精度、靈活性上大大超越了模擬信號發(fā)生器。隨著(zhù)可編程邏輯器件FPGA的迅速發(fā)展，基于FPGA控制的DDS信號發(fā)生器使得電路設計更加簡(jiǎn)單，而且通過(guò)預留的端口可輕松進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。本文通過(guò)Altera公司的EPFl0K10LC84-4芯片，成功實(shí)現了正弦波信號發(fā)生器。

1 系統硬件結構
本系統由健盤(pán)電路、LED顯示、FPGA單元、D／A轉化和低通濾波器構成。以FPGA為主控制芯片，結合DDS直接數字頻率合成技術(shù)產(chǎn)生正弦波信號。系統總體設計結構見(jiàn)圖1。

1．1 鍵盤(pán)電路
在本系統中，通過(guò)鍵盤(pán)電路改變頻率控制字K，從而實(shí)現對正弦信號的頻率、相位的初始化設置。為了節省FPGA的I／O端口，簡(jiǎn)化硬件線(xiàn)路，鍵盤(pán)電路采用4×4矩陣式健盤(pán)。鍵盤(pán)共設有14個(gè)鍵，其中包括4個(gè)功能健。具體鍵盤(pán)按鍵設置如表1。

使用時(shí)先通過(guò)“0～9”、“↑”、“↑”12個(gè)設置按鍵輸入所需信號頻率，再按下ENTER執行健，頻率控制字K將刷新，使得輸出信號頻率發(fā)生變化。CLR鍵用于將原有的設定值清零。